西门子变频器6SL3210-5BE25-5CV0

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PLC系统的开关量输入信号一般包括系统信号、操作信号、设备状态信号3大类。系统信号来自其他PLC控制系统、DCS系统、计算机测控系统等的控制信号。操作信号是操作人员给出的控制信号，一般来自电控柜、操作台、现场操作手柄等。设备状态信号来自生产现场的控制逻辑和设备的状态，例如设备允许信号、故障信号、压力继电器、温度继电器、液位继电器及行程开关等，按照不同的分类方式，开关量输入信号可分为触点信号和电平信号、交流信号和直流信号，24V和非24V等多种类型。由此可见，PLC输入回路是输入信号进入PLC的通路。设计输入回路可参考以下原则和方法：

  ①规划每张输入回路的输入点数。大多数PLC采用八进制编址、8位字节或16位字进行I/O地址，因此，在A4规格的图纸中设计8点输入回路比较合适。

  ②按照输入编址表的顺序依次设计输入回路图。在设计过程中，考虑到系统信号、操作信号和设备状态信号的隶属关系和相互关系，可能需要调整输入编址表。有时将交叉进行编址表的调整和输入回路图的设计。

  ③从外部输入到电控柜的信号，必须分配接线端子，属于柜内的输入信号，如按钮、选择开关等，则不经过端子。

  ④为了清楚地表达输入回路的逻辑关系，有时需要设计不属于本系统而属于其他系统的电气元件和连接关系，此时应将这些元件放在虚线框内。

  ⑤对于24V电平信号或低频脉冲信号，其信号的负端或低端和PLC的COM端连接，正端或高端和PLC的输入端连接。

  ⑥对于NPN型接近开关，如果采用三线制，则电源接PLC的24VDC，接近开关的公共端和PLC的COM端连接，信号输出端接PLC的输入端。如果是PNP型接近开关，则需增加相应的转换回路。

  ⑦对于非24V的电平信号或交流信号，增加相应的中间继电器进行转换。使用外部信号驱动中间继电器的线圈，将中间继电器的触点连接到PLC的输入和COM端。

  ⑧矩阵式输入回路的设计。当PLC系统的输入点数不够用时，可以采用矩阵式输入，其原理如图5-2所示。PLC的输出公共端COM1和PLC的输入公共端COM必须连接，以形成回路，地址PLC的Y0～Y3依次输出矩阵的列信号，依次通过PLC的X0～X3读入矩阵的行信号，结合输出的列信号状态和读入的行信号状态即可获悉每个按钮的状态。例如，Y1=ON，如果X0=ON则说明SB5已接通;如果X1=ON，则说明SB6被接通;依此类推。为了节省扫描时间，可先将Y0～Y3置为全1(全为ON，Y0～Y3的输出晶体管导通)，读入X0～X3，如果不全为0，则说明至少有一个按钮接通，此时可通过依次扫描获取已接通的按钮，否则不进行依次扫描。

  ⑨模拟量输入回路。一般系统的模拟量输入模块可直接实现0～5V、0～10V、-10～ 10V 等电压信号或0～20mA、4～20mA或-20～ 20mA 等电流信号。有的PLC 系统的模拟量模块还能直接处理热偶信号和热阻信号。对于低电平模拟量信号或小信号，在设计输入电路图时应采用差动输入方式，大信号或高电平信号既可采用单端输入方式，也可采用差动输入方式。对于小信号输入，应采用屏蔽双绞线，并设计屏蔽接地。对于同一种规格的模拟量信号应分配到同一个模块，以便设置统一的分辨率来提高系统的精度。PLC系统的周围一般都有大功率电机等设备，因此，PLC系统和传感器或变送器之间以电流信号进行传输。

西门子PLC系统的设计流程有哪些

对PLC的基本原理和指令系统有了了解以后，就可以结合实际问题进行PLC控制系统的设计，并将PLC应用于实际。PLC的应用就是以PLC为程控中心，组成电控系统，实现对生产过程的控制。PLC的程序设计是PLC应用关键的问题，也县整个电挖系统设计的核心。本章将介绍PLC应用的设计步骤、PLC的选型和硬件配置、一些典型环节的编程和应用实例。

  PLC系统的设计

  PLC的工作方式和通用微机不完全一样，因此用PLC设计自动控制系统与微机控制系统开发过程也不完全相同，需要根据PLC的特点进行系统设计。PLC与继电器控制系统也有本质区别，硬件和软件可分开进行设计是PLC的一大特点。PLC应用设计，一般应按图8-1的几个步骤进行。

  图8-1PLC系统设计流程

  1.确定控制对象及确定控制范围

  要全面详细地了解被控制对象的特点和生产工艺过程，归纳出工作循环图或状态流程图，与继电器控制系统和工业控制计算机进行比较后加以选择。如果控制对象的工业环境较差，而安全性、可靠性要求又特别高，系统工艺又复杂，I/O点数多，则用常规继电器系统难以实现，工艺流程又要经常变动的机械和现场，用PLC进行控制是合适的。

  确定了控制对象后，还要明确控制任务和设计要求。要了解工艺过程和机械运动与电气执行元件之间的关系和对电控系统的控制要求。例如，机械运动部件的传动和驱动，液压、气动的控制，仪表及传感器的连接与驱动等。后归纳出电气执行元件的动作节拍表。PLC的根本任务就是正确实现这个节拍表。

  图8-1完整地反映了被控对象的功能和对PLC的基本要求,也是PLC控制系统的设计依据，仔细研究。

  2.制定控制方案，进行PLC选型

  根据工艺过程和机械运动的控制要求，确定电控系统的工作方式，是手动、半自动还是全白动，是单机运行还是多机联动运行等。此外，还要确定电控系统的其他功能，例如紧急处理功能、故障显示与报警功能、通信联网功能等。通过研究工艺过程和机械运动的各个步骤和状态，来确定各种控制信号和检测反馈信号的相互转换和联系，并且确定哪些信号需要输入PLC.哪些信号要由PLC输出或者电此负就要由PLC驱动，分门别类统计出各I/O量的性质及参数，根据所得结果，选择合适的PLC型号并确定各种便件配置。

  3.硬件、软件设计

  PLC先型和I/O配置品亚件设计的重要内容。没计出个即的PC外就按线图也很重有对PLC的I/O进行合理的地址编号，会给PLC系统的硬件设计、软件设计和系统调试带来多方便。I/O地址编号确定后，硬件设计和软件设计工作可平行进行。

  用户程序的编写即为软件设计，就是画出梯形图，写出吾句表。

  4.在线模拟测试

  将设计好的程序键入PLC后应存细检查与验证，改正程序设计的语法错误。之后在计党机上进行用户程序的模拟运行和程序调试，观察各输入量、输出量之间的变化关系及逻辑状态是否符合设计要求，发现问题及时修改，直到满足工艺流程和状态流程图的要求。

  在程序设计和模拟调试时，可平行地进行电控系统的其他部分的设计，例如PLC外部电路和电气控制柜、控制台的设计、装配、安装和接线等工作。

  5.现场运行调试

  模报调试好的程序传送到现场使用的PLC存储器中，接入PLC的实际输入接线和负载。进行现场调试的前提是PLC的外部接线连接一定要准崎无误。反复进行现场调试，发现问题现场解决。如果系统调试达不到指标要求。则可对硬件和软件作词试，通常只需修改用户星序即可达到调试目的。现场调试后，一般将程序固化在有长久记忆功能的EPROM卡盒中长期保持。

PLC产生、发展的条件及其给工业控制带来的变化

随着计算机控制技术的不断发展，可编程控制器的应用已广泛普及，成为自动化技术的重要组成。可编程控制器先出现在美国，1968年，美国的汽车制造公司通用汽车公司(GM)提出了研制一种新型控制器的要求，并从用户角度提出新一代控制器应具备以下条件：

（1）编程简单，可在现场修改程序；

（2）维护方便，好是插件式；

（3）可靠性继电器控制柜；

（4）体积小于继电器控制柜；

（5）可将数据直接送入管理计算机；　  （6）在成本上可与继电器控制柜竞争；

（7）输入可以是交流115V（即用美国的电网电压）；

（8）输出为交流115V、2A以上，能直接驱动电磁阀；

（9）在扩展时，原有系统只需要很小的变更；

（10）用户程序存储器容量至少能扩展到4KB。

条件提出后，立即引起了开发热潮。1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出了世界上台可编程序控制器，并应用于通用汽车公司的生产线上。当时叫可编程逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller），目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。紧接着，美国MODICON公司也开发出同名的控制器，1971年，日本从美国引进了这项新技术，很快研制成了日本台可编程控制器。1973年，西欧国家也研制出他们的台可编程控制器。

随着半导体技术，尤其是微处理器和微型计算机技术的发展，到70年代中期以后，特别是进入80年代以来，PLC已广泛地使用16位甚至32位微处理器作为中央处理器，输入输出模块和电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路，使PLC在概念、设计、性能价格比以及应用方面都有了新的突破。这时的PLC已不仅仅是逻辑判断功能，还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能，称之为可编程序控制器（Programmable Controller）更为合适，简称为PC，但为了与个人计算机（Persona1  Computer）的简称PC相区别，一般仍将它简称为PLC（Programmable Logic Controller）。

PLC是微机技术与传统的继电器-接触器控制技术相结合的产物，其基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象，将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内。继电器控制系统已有上历史，它是用弱电信号控制强电系统的控制方法，在复杂的继电器控制系统中，故障的查找和排除困难，花费时间长，严重地影响工业生产。在工艺要求发生变化的情况下，控制柜内的元件和接线需要作相应的变动，改造工期长、费用高，以至于用户宁愿另外制作一台新的控制柜。而PLC克服了继电器-接触器控制系统中机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用微处理器的优点，并将控制器和被控对象方便的连接起来。由于PLC是由微处理器、存储器件组成，所以应属于工业控制计算机中的一类。

对用户来说，可编程控制器是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺，因此如果在初步设计阶段就选用可编程控制器，可以使得设计和调试变得简单容易。从制造生产可编程控制器的厂商角度看，在制造阶段不需要根据用户的订货要求设计控制器，适合批量生产。由于这些特点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的应用。

我国从1974年也开始研制可编程序控制器，1977年开始工业应用。目前它已经大量地应用在楼宇自动化、家庭自动化、商业、公用事业、测试设备和农业等领域，并涌现出大批应用可编程序控制器的新型设备。掌握可编程序控制器的工作原理，具备设计、调试和维护可编程序控制器控制系统的能力，已经成为现代工业对电气技术人员的基本要求。